Diferenciálerősítő

2015.10.19 18:30

Differenciálerősítő – tananyag tartalom

Fő fogalmak, összefüggések


A műveleti erősítők bemeneti fokozati az eredő áram- és feszültségdrift lehetőleg kis szinten tartására a bemeneten differenciál fokozatokat alkalmaznak. A differenciálerősítők két szimmetrikus erősítőfokozatból épülnek fel.

A differenciálerősítő két párhuzamosan kapcsolt, emitter-kapcsolású fokozatnak tekinthető. A tranzisztorok bázisa (FET-nél a kapuelektródái) képezi a földhöz képest a szimmetrikus bemeneti pontokat. A szimmetrikus kimeneti feszültség (Ukis) a két kollektor (FET-nél a két drain-elektróda) között jelenik meg. A differenciálerősítő ideálisnak tekinthető, ha a két tranzisztor paraméterei és a megfelelő ellenállások tökéletesen egyformák, tehát felépítésében és tulajdonságaiban szimmetrikus a kapcsolás. 

A valóságos differenciálerősítők esetén is a szimmetrikus felépítésre törekszünk, de a tökéletes szimmetria csak megközelítő. Azonos bemeneti feszültség beállítása nem eredményez azonos kollektoráramot. A nemkívánatos aszimmetria miatt nulla bemeneti jelnél is Ukis≠0. Ennek a kompenzálása ellentétes aszimmetria létesítésével lehetséges, amelyet nullázásnak, vagy ofszetkiegyenlítésnek nevezünk.

Differenciális vezérlés:

A két bázist, illetve vezérlőelektródákat a földhöz képest különböző jelek vezérli. Tökéletes szimmetriát feltételezve, a két tranzisztor áramainak változása is azonos nagyságú és fázisú, azonosan változik tehát a két kollektor potenciálja is. Ezért szimmetrikus kimeneti jel nincs.

Differenciálerősítő vezérlése

Feltételezzük, hogy a differenciálerősítőt az Ube1 és Ube2 feszültségek vezérlik. A két bemeneti feszültséget mindig felbonthatjuk egy Ubek közös módusú és egy Ubes szimmetrikus (differenciális) feszültség-összetevőre.
A bemenetekre kapcsolt vezérlő jelek hatására a kimeneteken keletkező feszültségek is két összetevőre bonthatók. A tranzisztorok úgy működnek, mintha terheletlen emitter-kapcsolású fokozatok lennének, amelyek erősítése megegyezik a szimmetrikus (differenciális) erősítéssel.

Közös módusú vezérlés:

A kimeneten fellépő feszültségváltozás mindkét kollektoron azonos fázisú.
A közös módusú feszültségerősítés ideális esetben 0. A valóságos differenciálerősítők esetén a kimeneti közös módusú feszültség nem marad tökéletesen állandó, hanem a bemeneti jel hatására változik. Ugyanakkor a közös módusú erősítés sem nulla. A valóságos differenciálerősítők minőségét a differenciális és közös módusú feszültségerősítések hányadosa fejezi ki, amelyet közös módusú feszültség-elnyomási tényezőnek (KME) neveznek.

 

 

diferenciálerősítő1.pdf (97769)
diferenciálerősítő2.pdf (87959)